Способ записи двухчастотных голограмм

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ЗАПИСИ ДВУХЧАСТОТНЫХ ГОЛОГРАММ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Окушко Владимир Анатольевич Дашкевич Владимир Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(57) Способ записи двухчастотных голограмм путем получения из одночастотного лазерного излучения двухчастотного, в котором формируемую частоту получают из сформированной, совершая акт обращения волны за счет процесса вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна в по меньшей мере одной нелинейной среде, разделения полученного двухчастотного излучения на опорный и предметный пучки, сведения их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины, отличающийся тем, что совершают необходимое для получения выбранного межчастотного интервала двухчастотного излучения количество актов обращения, каждый из которых осуществляют путем воздействия части сформированного излучения на первую нелинейную среду с последующими усилением в активной среде лазера и воздействием на вторую нелинейную среду, а двухчастотное излучение получают путем частотно-импульсной фильтрации сформированного в результате совершения актов обращения излучения с выбранным межчастотным интервалом.(56) Окушко В.А. ПТЭ. - 2000. -3. - С.107-110.19980728 , 2000.19980415 , 1999.2023279 1, 1994. Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике регистрации двухчастотных голограмм. Известен способ 1 записи двухчастотных голограмм, заключающийся в формировании двухчастотного излучения, освещении регистрирующей среды опорной частью излучения, а объекта - объектной частью и формировании в плоскости регистрирующей среды интерференционной картины. Способ не позволяет проводить измерения рельефа различной глубины, так как интервал между линиями двухчастотного излучения практически не перестраивается. Известен способ 2 записи двухчастотных голограмм, путем последовательной записи двух голограмм на разных частотах, заключающийся в формировании из многочастотного лазерного излучения поочередно двух импульсов на разных частотах с управляемым частотным сдвигом между ними в пределах спектра многочастотного лазерного излучения,разделении излучения на предметный и опорный пучки, сведении их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины. Известный способ имеет ограничения по чувствительности, которая определяется максимальной шириной спектрального интервала между двумя частотами, для которых можно выполнить пороговые условия генерации (практически диапазон перестройки составляет несколько десятков ГГц). Кроме того, способ не позволяет исследовать нестационарные объекты. Наиболее близким по технической сущности является способ 3 записи двухчастотных голограмм путем получения из одночастотного лазерного излучения двухчастотного,в котором формируемую частоту получают из сформированной, совершая акт обращения волны за счет процесса вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ) в по меньшей мере одной нелинейной среде, разделения полученного двухчастотного излучения на опорный и предметный пучки, сведения их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины. Известный способ имеет ограничения по чувствительности, которая определяется областью гиперзвуковых частот (109-1011 Гц). Шаг перестройки при этом дискретен и определяется величиной , где- частота гиперзвуковой волны, а индексопределяет используемый на практике набор сред, в которых получают обращенную волну при ВРМБ. Технической задачей изобретения является повышения чувствительности способа путем расширения межчастотного интервала. Поставленная техническая задача решается тем, что в заявляемом способе записи двухчастотных голограмм путем получения из одночастотного лазерного излучения двухчастотного, в котором формируемую частоту получают из сформированной, совершая акт обращения волны за счет процесса ВРМБ в по меньшей мере одной нелинейной среде,разделения полученного двухчастотного излучения на опорный и предметный пучки, сведения их в плоскости регистрирующей среды для формирования интерференционной картины, совершают необходимое для получения выбранного межчастотного интервала двухчастотного излучения количество актов обращения, каждый из которых осуществляют путем воздействия части сформированного излучения на первую нелинейную среду с последующим усилением в активной среде лазера и воздействием на вторую нелинейную среду, а двухчастотное излучение получают путем частотно-импульсной фильтрации сформированного в результате совершения актов обращения излучения с выбранным межчастотным интервалом. 2 5908 1 Межчастотный интервал, а следовательно, и чувствительность заявляемого способа будет определяться как набором используемых нелинейных сред, так и числом актов обращения, увеличению которых способствует независимое усиление каждой спектральной линии. Способ характеризуется последовательностью операций формируют одночастотное лазерное излучение делят это излучение на две части и направляют одну часть на вход схемы голографирования, а другую часть излучения подвергают многократному процессу ВРМБ с усилением в активной среде лазера каждой вновь образуемой спектральной линии, преобразуя таким образом одночастотное излучение моноимпульсного лазера в многоимпульсное многочастотное излучение, набор частот в котором определяется параметрами используемых нелинейных сред и количеством актов обращения осуществляют частотно-импульсную фильтрацию полученного излучения и направляют излучение с необходимой частотой на вход схемы голографирования разделяют двухчастотное излучение в схеме голографирования на предметный и опорный пучки и сводят их в плоскость регистрирующей среды для формирования интерференционной картины. Сущность устройства для реализации способа поясняется фиг., где 1 - лазер 2 - схема голографирования 3 - опорный канал 4 - регистрирующая среда 5 - объектный канал, 6 объект 7 - поляризационный элемент 8, 10 - первый и второй управляемые по поляризации элементы соответственно 9, 16 - первая и вторая нелинейные среды соответственно 11, 13 - первый и второй делительные элементы соответственно 12 - оптическая линия задержки 14 - электроуправляемый клин 15 - усилитель 17 - фотоэлектрический приемник 18 - счетчик, 19 - блок управления. Устройство содержит лазер 1, оптически связанный со схемой голографирования 2,включающей в себя опорный канал 3, оптически связанный с регистрирующей средой 4, и объектный канал 5, оптически связанный с объектом 6, посредством поляризационного элемента 7, который через первый делительный элемент 11, оптическую линию задержки 12, второй делительный элемент 13 и первый управляемый по поляризации элемент 8 оптически связан с первой нелинейной средой 9 и оптически посредством второго управляемого по поляризации элемента 10, электроуправляемого клина 14, усилителя 15 связан со второй нелинейной средой 16, при этом первый 11 и второй 13 делительные элементы оптически связаны с фотоэлектрическим приемником 17, который посредством счетчика 18 электрически связан с блоком управления 19, электрически связанным с первым 8 и вторым 10 управляемыми по поляризации элементами и электроуправляемым клином 14. Способ реализуется следующим образом. Линейно поляризованное излучение лазера 1 посредством поляризационного элемента 7 делится на две части с взаимно ортогональными поляризациями. Отраженная от поляризационного элемента 7 часть излучения направляется на вход схемы голографирования 2. Прошедшая часть излучения через первый делительный элемент 11, оптическую линию задержки 12, второй делительный элемент 13 и первый управляемый по поляризации элемент 8 попадает на первую нелинейную среду 9. При обращении волны частота излучения изменяется на величину 1 (частоту гиперзвука). На время прохождения импульса излучения волны накачки и обращенной волны через первый управляемый по поляризации элемент 8 с блока управления 19 на него подается сигнал управления, который снимается после прохождения импульса излучения обращенной волны через этот элемент. Разрешение на подачу сигнала управления осуществляют по приходу первого импульса с первого делительного элемента 11 на фотоэлектрический приемник 17, далее на счетчик 18 и блок управления 19. Снятие сигнала управления осуществляют по приходу второго импульса с первого делительного элемента 11 по той же самой цепочке. В результате проделанных операций поляризация излучения обращенной волны становится ортогональной по отношению к поляризации прошедшего через поляризационный элемент 7 излучения лазера 1. Поэтому излучение обращенной волны, отразившись от поляризационного элемента 7, через второй управляемый по поляризации элемент 10, электроуправляемый клин 14, усилитель 15 направляется на вторую 3 5908 1 нелинейную среду 16. При обращении частота излучения снова изменится на величину 2. При отсутствии сигналов управления на элементах 8 и 10 в канале первая нелинейная среда 9 - первый управляемый по поляризации элемент 8 - второй делительный элемент 13 оптическая линия задержки 12 - первый делительный элемент 11 - поляризационный элемент 7 - второй управляемый по поляризации элемент 10 - электроуправляемый клин 14 усилитель 15 - вторая нелинейная среда 16, имеем последовательность импульсов с частотами, определяемыми параметрами используемых нелинейных сред. Временной интервал между импульсами определяется оптической длиной этого канала. При поступлении сигналов со второго делительного элемента 13 блок управления 19 (начиная со второго сигнала) вырабатывает сигналы управления, имеющие различный уровень. Эти сигналы поступают на электроуправляемый клин 14, который обеспечивает пространственное разделение каналов усиления для каждого из импульсов. После отсчета необходимого количества импульсов, поступаемых со второго делительного элемента 13 на фотоэлектрический приемник 17, далее на счетчик 18, последний выдает импульс запуска на подачу сигнала управления с блока управления 19 на второй управляемый по поляризации элемент 10. Поляризация излучения после двойного прохода управляемого по поляризации элемента 10 изменяется на ортогональную и излучение с необходимой частотой направляется в схему голографирования 2, где разделяют двухчастотное излучение на предметный и опорный пучки (формируют опорный канал 3 и объектный канал 5). Освещают объект 6 объектным пучком, а регистрирующую среду 4 - опорным пучком и формируют в плоскости регистрирующей среды 4 интерференционную картину. Применялся одночастотный моноимпульсный лазер с пассивной модуляцией добротности (раствор красителя в этаноле). Поляризационным элементом служила поляризационное зеркало с коэффициентами пропускания для ортогональных поляризаций 0,99 и 0,03.Управляемыми по поляризации элементами являлись кристаллы КДР -среза, на которые подавалось четвертьволновое напряжение. В качестве делительных элементов использовались стеклянные пластинки. Оптическая линия задержки была образована двумя глухими зеркалами и имела длину 20 м. Усилитель был выполнен на рубиновом стержне размером 8120/180 мм. Применялся электрооптический клин соответствующим образом вырезанный из кристалла КДР. В качестве нелинейных сред использовали кварц и ацетон. Фотоэлектрическим приемником являлся модуль фотоприемный ЛФДП-3. Счетчик построен на основе стандартной микросхемы К 155 ИЕ 7. В качестве электрического блока управления использовали специально разработанное устройство, вырабатывающее импульсы напряжения необходимой длительности и амплитуды Регистрирующим материалом служила голографическая фотопленка ФГ-690. Источники информации 1..О.,,// . . .,1966. - . 37. - Р. 642-646. 2. Пат. 2023279 РФ, МПК 03 1/04,01 В 9/021, 1994. 3. Окушко В.А. Фототермопластическая регистрация контурных голограмм с использованием обращенной волны при вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна // ПТЭ. - 2000. -3. -С. 107-110. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.